[发明专利]一种无成像目标显著性检测与坐标跟踪系统及方法

说明书

本发明提供一种无成像目标显著性检测与坐标跟踪系统，包括光源、空间光调制装置、透镜、探测器与处理器模块，其中空间光调制装置用于调制光源发射的光并照射至目标处，透镜用于汇聚目标的反射光，桶探测器用于探测反射光的强度，处理器用于采集桶探测器的数据及对目标进行无成像目标显著性检测与坐标跟踪。本发明还提供一种无成像目标显著性检测与坐标跟踪方法。本发明提供的无成像目标显著性检测与坐标跟踪系统及方法，将获取的傅里叶系数矩阵直接计算目标的显著性区域，不进行恢复图像，通过谱残差理论实现无成像的目标跟踪，无成像减少了成像过程的计算量。

技术领域

本发明涉及计算关联成像与图像处理领域，具体涉及一种无成像目标显著性检测与坐标跟踪系统及方法。

背景技术

目标跟踪在现实生活中有重要的应用，在诸如军事探测、智能监控、生物医学等各个方面都有着重要的应用。关联成像，又称鬼成像，作为一种新的光学成像方式，近年来引起广泛的关注，并取得了极大的发展。相比于传统成像，它能够突破衍射极限实现高分辨率成像，实现弱光成像和单像素成像，抗干扰和散射介质能力强，受云、雾等气象因素等优势，在实际应用中发挥越来越重要的功用近年来，鬼成像研究的重点已经从基础理论研究转向实际应用。

鬼成像与其他交叉学科相结合已经发挥出了一些优势，传统的目标跟踪方案，都是先对目标成像，后实现跟踪。成像的过程增加了不必要的运算。

发明内容

如果在目标跟踪过程中不进行图像恢复，也就是无成像目标跟踪，就可以减少成像过程的计算量，也减少成像对目标跟踪造成的误差。

在谱残差理论中，利用傅里叶变换获取图像的傅里叶系数矩阵可以得到图像的显著性区域。谱残差理论与傅里叶鬼成像结合可以直接在无成像的情况下得到目标的显著性区域，进一步计算可以得到目标的坐标，实现无成像目标跟踪。

为了能够采用谱残差进行无成像目标跟踪，需要获得图像的傅里叶谱，因此需要采用四步正弦相移结构光分布的光场，通过差分测量可以直接获得图像的傅里叶谱，也就是通过调制预知的正弦结构光谱取代随机的散斑图，用一个桶探测器接收光强，通过差分测量的方式可以直接得到目标图像的傅里叶系数矩阵，这种直接获取目标图像傅里叶系数矩阵的方式在鬼成像中得以实现。

因此，鉴于现有技术中存在的问题，根据上面的方法提供一种无成像目标显著性检测与坐标跟踪系统，将获取的傅里叶系数矩阵直接计算目标的显著性区域，不进行恢复图像，通过谱残差理论实现无成像的目标跟踪，无成像减少了成像过程的计算量；无需空间阵列探测器，通过桶探测器得到目标的傅里叶系数矩阵，最终实现了无成像情况下对目标的显著性检测与坐标跟踪。这种技术在军事侦查，探测，遥感等领域中都有着重要的意义。

本发明提供一种无成像目标显著性检测与坐标跟踪系统，包括光源、空间光调制装置、透镜、探测器与处理器模块，其中空间光调制装置用于调制光源发射的光并照射至目标处，透镜用于汇聚目标的反射光，探测器用于探测反射光的强度，处理器模块用于采集探测器的数据及对目标进行无成像目标显著性检测与坐标跟踪。

进一步地，空间光调制装置使用预置调制信息进行光场调制，生成空间光场为四步正弦相移结构光分布的光场。

进一步地，探测器为阵列探测器或桶探测器。

进一步地，处理器用于同步控制，用于同步空间光调制装置与探测器。

进一步地，处理器分别与空间光调制装置、探测器连接。

进一步地，探测器与空间光调制装置以相同的频率进行光场强度值采集，处理器进行解同步操作。

进一步地，对目标进行无成像目标显著性检测与坐标跟踪采用谱残差获取目标的显著性区域。

进一步地，光源为单色LED或热光源。

进一步地，空间光调制装置为空间光调制器或数字投影仪。